预编译的多维数组访问

Question

想象一下像这样计算一个三维数组：

for (int i = 0; i < I; i++)
{
    for (int j = 0; j < J; j++)
    {
        for (int k = 0; k < K; k++)
        {
            array[k + j * K + i * K * J] = someValue(i, j, k);
        }
    }
}

但是 k + j * K + i * K * J 部分有点贵。是否可以告诉编译器将循环转换成这样的形式？

array[0] = someValue(0, 0, 0);
array[1] = someValue(0, 0, 1);
array[2] = someValue(0, 0, 2);
array[3] = someValue(0, 1, 0);
...

这当然会使二进制文件更大，但如果此代码被执行很多，也会加快性能。是否有可能做到这一点？还是我必须自己生成代码并将其粘贴到源文件中？

Answer 1

我相信在你的特殊情况下，我们可以 re-write 循环为：

auto* scan = array;
for (int i = 0; i < I; i++)
{
    for (int j = 0; j < J; j++)
    {
        for (int k = 0; k < K; k++)
        {
            *scan++ = someValue(i, j, k);
        }
    }
}

这是一个 micro-optimization，不是您通常需要担心的事情。原因如下。

原因 1： 整数乘法非常便宜。计算 k + j * K + i * K * J 比从计算机的 RAM 中检索一个值更便宜，而且它与从 CPU 的最快缓存中检索它一样便宜（如果不便宜的话）。

原因 2： 编译器非常聪明。他们可以识别哪些值发生变化，哪些值保持不变，并优化 common sub-expressions 循环外（这样他们就不会多次执行相同的计算）。

原因 3： 编译器能够利用矢量化指令。根据 someValue 的作用，它可以利用这一点在同一个内核上并行计算多个值。对于索引到 array 的任何一种方法都是如此。

C++ 代码不是严格强制的。编译器可以并且确实进行了重大而复杂的优化以使代码更高效，并且像您示例中的代码这样的代码很容易优化。

预编译的多维数组访问

Precompiled Multi-Dimensional Array Access

c++

precompile

这是一个 micro-optimization，不是您通常需要担心的事情。原因如下。